ES2291515T3 - Almidon modificado y proceso para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Proceso que comprende el calentamiento de una composición, que comprende un almidón, una poliacrilamida, y un catión multivalente que no es un aluminato, para fabricar un almidón modificado en el que la proporción en peso de dicho almidón con respecto a dicha poliacrilamida es superior a 2:1; dicho calentamiento se lleva a cabo a un pH superior a 7, 0, si dicha poliacrilamida es una poliacrilamida catiónica o una poliacrilamida no iónica; y, si dicho almidón es un almidón catiónico y dicha poliacrilamida es una poliacrilamida anfotérica o una poliacrilamida aniónica, dicho calentamiento neutraliza menos de un 75% de dicho almidón catiónico.

Description

Almidón modificado y proceso para su fabricación.

Sector de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de una composición de almidón, a una pasta de papel que comprende la composición de almidón, a un proceso para la utilización de la composición de almidón como coadyuvante de retención en la fabricación de papel y a un proceso para la utilización de la composición de almidón como coadyuvante de aclarado para eliminar sólidos de una dispersión acuosa.

Antecedentes de la invención

La fabricación de papel implica la formación y deshidratación de un elemento laminar compuesto principalmente de fibras de celulosa y carga inorgánica. El elemento laminar se forma al extender una suspensión acuosa que contiene las fibras de celulosa y carga inorgánica sobre una rejilla o red y, a continuación, se elimina el agua para formar un elemento laminar o lámina de fibras. Comercialmente, se hace referencia a la suspensión acuosa como "pasta de papel" y al agua eliminada se hace referencia como "agua blanca".

Durante mucho tiempo la industria ha buscado maneras de reducir el porcentaje de las fibras de celulosa pequeñas y las partículas de carga que se eliminan con el agua blanca a medida que se forma el elemento laminar de papel. Esto no sólo representa una pérdida de material, sino que también contribuye a una acumulación de material en el agua blanca conocida como "contaminante aniónico" que perjudica a la operación eficaz del equipo. De este modo, la mejora de la retención de las partículas más pequeñas no sólo hace que se elimine el agua más fácilmente, sino que también mejora el rendimiento y la productividad del proceso de fabricación del papel.

En la técnica anterior se han sugerido muchos aditivos para la mejora de la retención de partículas finas y el drenaje de la fracción húmeda. Los almidones catiónicos se utilizan frecuentemente con este objetivo, particularmente los almidones catiónicos de patata y maíz ceroso, relativamente caros. Se ha utilizado almidón catiónico de maíz menos caro, pero generalmente no proporciona una retención de partículas finas y un drenaje de la fracción húmeda adecuados.

En la técnica anterior se han realizado muchas sugerencias con respecto a mejoras en la eficacia de almidones con este objetivo. Las Patentes de Estados Unidos No. 5.859.128 y No. 6.048.929 describen un almidón modificado en el que el almidón se prepara mediante la cocción del almidón en presencia de una poliacrilamida no iónica, anfotérica, o catiónica. El almidón modificado muestra un rendimiento mejorado como aditivo de retención en la fabricación de papel. La Patente de Estados Unidos No. 5.928.474 describe una pasta de papel que contiene un almidón modificado, tal como se ha preparado en las dos patentes anteriores. La Patente de Estados Unidos No. 6.033.525 describe una pasta de papel que contiene un almidón modificado tal como se ha preparado anteriormente y un compuesto de aluminio soluble en el que el rendimiento del almidón modificado se ha mejorado mediante la presencia del compuesto de aluminio en la pasta.

El proceso descrito anteriormente requiere la adición de un compuesto alcalino de aluminio tal como, por ejemplo, aluminato sódico y un compuesto aniónico de aluminio, a poliacrilamida en la etapa de cocción para mejorar la retención. Sin embargo, el coste del aluminato sódico es relativamente elevado en comparación con otros agentes basificantes. Existe la necesidad de mejorar la retención de las partículas pequeñas y el drenaje de la fracción húmeda en la fabricación de papel sin utilizar aluminato sódico para fabricar un almidón modificado.

Características de la invención

Se proporciona un proceso que se puede utilizar para fabricar un producto de almidón. El proceso comprende el calentamiento de una composición, que comprende o consiste esencialmente en un almidón, una poliacrilamida, y un catión multivalente en el que la proporción en peso del almidón con respecto a la poliacrilamida es superior a aproximadamente 2 a 1. El proceso también puede comprender el calentamiento de una composición, que comprende o consiste esencialmente en un almidón y una poliacrilamida para producir una composición en caliente seguida del contacto de la composición en caliente con un catión multivalente. El calentamiento se puede llevar a cabo a un pH superior a 7,0, si la poliacrilamida es una poliacrilamida catiónica o una poliacrilamida no iónica y, si el almidón es un almidón catiónico y la poliacrilamida es una poliacrilamida anfotérica o una poliacrilamida aniónica, el calentamiento neutraliza menos de un 75% del almidón catiónico.

Descripción detallada de la invención

El término "calentamiento" es intercambiable en la presente descripción por "cocción".

El almidón puede ser cualquiera de los conocidos por los técnicos en la materia para su uso en la fabricación de papel. Se prefiere un almidón anfotérico o un almidón catiónico. Un almidón catiónico puede derivar de cualquier material que produce almidón común tal como almidón, almidón de patata, almidón de maíz ceroso, almidón de trigo y combinaciones de dos o más de los mismos. Se puede obtener mediante cualquier medio conocido para un técnico en la materia tal como, por ejemplo, la cationización por adición de cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamonio para obtener almidones catiónicos con varios grados de sustitución de nitrógeno. El grado de sustitución catiónica en los almidones (% en peso de nitrógeno/almidón) puede variar desde aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 0,2, preferentemente desde 0,02 hasta 0,15. Entre los ejemplos de almidones anfotéricos naturales se incluye el almidón de patata. También se pueden utilizar almidones anfóteros sintéticos.

Se puede utilizar cualquier poliacrilamida conocida para su uso en la fabricación de papel. Incluye poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica, poliacrilamida anfotérica y poliacrilamida no iónica. La poliacrilamida preferente es una poliacrilamida catiónica que tiene un peso molecular de, cómo mínimo, 500.000, preferentemente, como mínimo, 1.000.000. Una poliacrilamida catiónica, aniónica o anfotérica adecuada puede tener un grado de sustitución en peso de un 1% a aproximadamente un 80%, preferentemente de un 10% a aproximadamente un 40%. El grado de sustitución significa que los polímeros contienen un cierto grado o porcentaje de unidades monoméricas repetidas aleatoriamente que contienen una funcionalidad química que se carga cuando el polímero se disuelve en agua. Por ejemplo, entre las unidades monoméricas en poliacrilamidas catiónicas o poliacrilamidas anfotéricas se incluyen, pero sin limitación a, grupos tales como grupos amina. La poliacrilamida puede ser un sólido, en forma de polvo, en forma de micropartículas, una emulsión de agua en aceite o cualquier otra forma comercialmente conocida. Las poliacrilamidas adecuadas se pueden obtener de Allied Colloids, Suffolk, Virginia y de Nalco, Naperville, Illinois, así como de otras fuentes.

Aunque se puede utilizar una variedad de cationes multivalentes, es preferente utilizar un catión multivalente que no interfiera con el proceso de fabricación de papel o un uso final del producto de papel. Entre estos cationes se incluyen, pero sin limitación a, catión calcio, catión magnesio, cationes de hierro, cationes de aluminio, catión de zinc, cationes de titanio, cationes de cobalto, catión de níquel, catión de cobre, catión de bario, catión de zirconio, catión de manganeso y combinaciones de dos o más de los mismos. Los cationes preferentes son catión calcio, catión magnesio y combinaciones de los mismos. Los cationes también se pueden combinar con cualquier anión adecuado tal como, por ejemplo, sulfato, nitrato, cloruro, carbonato, fosfato, borato, hidróxido, óxido y combinaciones de dos o más de los mismos, con la condición de que la combinación resultante no interfiera con el proceso de fabricación de papel o un uso final del producto de papel.

Un almidón, una poliacrilamida y un catión multivalente se pueden combinar mediante cualquier medio conocido por un técnico en la materia, tal como, por ejemplo, mezclados juntos en seco o mezclados como una emulsión o emulsiones en agua. Se pueden combinar antes de ser calentadas. La poliacrilamida se puede mezclar con el almidón cuando el almidón se está calentando. También se puede introducir un catión multivalente en cualquier instante para producir la composición. La poliacrilamida también se puede prehidratar antes de ser mezclada y/o calentada con el almidón, es decir, mezclarse con agua antes de su combinación con el almidón. Sin pretender estar unido a ninguna teoría, se cree que la prehidratación provoca que una molécula de poliacrilamida, inicialmente en forma de espiral, se desenrolle y se vuelva más soluble y/o reactiva. En lugar de mezclar el almidón en seco o en emulsión, el almidón en cambio se puede calentar o cocer, mezclar con la poliacrilamida y, a continuación, recalentar o recocer.

El calentamiento se puede llevar a cabo mediante cualquier medio conocido por un técnico en la materia, tal como la utilización de un horno de almidón en la fábrica de papel. Se pueden utilizar un horno por lotes o un horno continuo, tal como un horno para inyección. La cocción por inyección continua se puede llevar a cabo a temperaturas desde aproximadamente 80 a 130ºC a una presión de 1 atmósfera o superior o a cualquier temperatura que puede adaptarse a la presión. El contenido de sólidos durante la cocción es generalmente inferior a un 15%, pero se pueden utilizar concentraciones de sólidos más elevadas.

El calentamiento se lleva a cabo generalmente bajo condiciones suficientes para gelatinizar el almidón y para hidratar, como mínimo parcialmente, una poliacrilamida y el hidratado reaccionar con el almidón. Se pueden utilizar temperaturas elevadas por encima de 60ºC, preferentemente por encima de 65ºC, y más preferentemente entre 80ºC y 100ºC. Las temperaturas por debajo de 60ºC también se pueden utilizar para algunas composiciones y equipos de cocción. Se pueden utilizar temperaturas por encima de los 100ºC, por ejemplo, tan elevada como 130ºC, o superior si se evita la descomposición del almidón y la poliacrilamida a una presión adecuada. En general, puede ser tan corto como unos pocos minutos hasta aproximadamente 2 horas. En general, se requieren tiempos más largos para temperaturas más bajas.

Cuando se utiliza poliacrilamida catiónica o no iónica, los mejores resultados se obtienen si la mezcla de almidón/poliacrilamida se cuece a un pH por encima de 7, aunque se observa cierta mejora en la retención de cenizas a un pH por debajo de 7. El pH de cocción preferente para poliacrilamida catiónica o no iónica y almidón es de aproximadamente 8 a aproximadamente 10,5. El pH de cocción no es crítico cuando se utiliza una poliacrilamida aniónica o anfotérica, pero habitualmente puede estar en el intervalo entre 3 y 11. El pH de cocción se puede ajustar mediante ácidos, bases o sales convencionales.

La proporción en peso del almidón con respecto a la PAM puede variar con el almidón y la poliacrilamida seleccionados, y el grado en el que se desean las mejoras en la retención de partículas finas y el drenaje de la fracción húmeda, pero está preferentemente por encima de 2 a 1, preferentemente superior a 5 a 1, y más preferentemente superior a 10 a 1. Por ejemplo, se ha observado que el almidón de maíz con un rendimiento bajo puede mejorarse hasta el punto de que es igual o superior al almidón de patata más caro mediante la cocción del almidón de maíz con sólo un 1% en peso de poliacrilamida. La cantidad de poliacrilamida añadida al almidón está preferentemente limitada por debajo de la cantidad que puede provocar que el almidón precipite, lo cual varía con el almidón, la poliacrilamida y/o el catión multivalente utilizados.

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El catión multivalente se puede combinar con un almidón, una poliacrilamida o una mezcla combinada de almidón/poliacrilamida en cualquier instante antes, durante o después de la etapa de calentamiento. Se añade preferentemente antes o durante la cocción. La cantidad de catión puede estar en el intervalo desde aproximadamente 0,001 hasta aproximadamente 20, preferentemente aproximadamente 0,01 hasta aproximadamente 15, y aún más preferentemente entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 10 partes en peso de catión por parte de poliacrilamida.

El proceso se lleva a cabo preferentemente bajo condiciones de cizalladura entre moderadas y bajas. La composición producida mediante el proceso se almacena preferentemente también bajo dichas condiciones. Es decir, la agitación usada es preferentemente adecuada para mezclar en conjunto los ingredientes y para ayudar en las necesidades de transferencia de calor, pero no producir una cizalladura innecesariamente elevada que pueda degradar la eficacia de una composición de almidón/poliacrilamida. Las condiciones pueden incluir menos de aproximadamente 500 rpm (revoluciones por minuto), preferentemente menos de aproximadamente 450 rpm, más preferentemente menos de 300 rpm
y aún más preferentemente menos de aproximadamente 250 rpm. También es preferente que no haya ninguna agitación durante el enfriamiento y/o almacenamiento.

La composición de almidón/poliacrilamida cocida, a la que se hace referencia en la presente invención como almidón modificado, se puede añadir a cualquier pasta de papel adecuada como coadyuvante de retención para mejorar la retención de las partículas finas y el drenaje de la fracción húmeda. La pasta de papel puede contener una variedad de pulpa de madera y cargas inorgánicas, y habitualmente tiene un pH de aproximadamente 4 a 10. Por ejemplo, se pueden utilizar pulpa kraft blanqueada, pulpas termomecánicas, químico-termomecánicas o de madera triturada junto con arcillas, carbonato cálcico precipitado o molido, dióxido de titanio, y si se desea, otras cargas inorgánicas. Dichas cargas se utilizan habitualmente en un nivel de carga del 15% al 20%, como porcentaje en peso del peso total de papel, pero pueden alcanzar niveles más elevados tales como un 30% o superior, para algunas aplicaciones especializadas.

Se pueden obtener resultados particularmente ventajosos cuando la pasta de papel también contiene un coloide inorgánico aniónico, como es habitual en la industria de la fabricación de papel. De este modo, la pasta puede contener, por ejemplo, montmorillonita, bentonita, hidrosoles de sílice, hidrosoles de sílice modificados con aluminio, hidrosoles de silicato de aluminio, ácido polisilícico, microgeles de polisilicato y microgeles de polialuminosilicato, por separado o combinados.

La pasta de papel también puede contener otros aditivos habituales tales como agentes de apresto, compuestos de aluminio (alumbre, aluminatos, cloruros de polialuminio, etc.), polímeros catiónicos (coadyuvantes de retención y floculantes), polímeros aniónicos y/o adiciones separadas de almidón. Se ha observado que los compuestos de aluminio en particular estimulan el rendimiento de la retención de las composiciones de almidón/poliacrilamida cocidas. Aunque los aditivos anteriores se pueden añadir en cualquier orden, el orden preferente es añadir primero el compuesto de aluminio, la composición de almidón/poliacrilamida cocida de la presente invención y, a continuación, un coloide inorgánico aniónico.

En general, la pasta de papel puede contener, en base al peso total en seco de la pasta de papel, como mínimo, aproximadamente 0,01 y preferentemente entre 0,1 y 50 kg/tonelada de la composición de almidón/poliacrilamida (almidón modificado) de la presente invención; como mínimo, aproximadamente 0,01 y preferentemente entre 0,1 y 40 kg/tonelada de un coloide inorgánico aniónico; y compuestos de aluminio opcionales entre aproximadamente 0,01 y 20 kg/tonelada en una base de Al_{2}O_{3}.

Aunque la presente invención se ha descrito en detalle en su aplicación de la fabricación de papel, las composiciones producidas por los procesos de la presente invención también son útiles como coadyuvantes de aclarado para eliminar sólidos de suspensiones acuosas.

A continuación se indicarán los siguientes ejemplos de la presente invención, de modo no limitativo.

Ejemplos

Por coherencia, en todos los ejemplos el rendimiento de las soluciones de prueba se midieron como coadyuvantes de retención en una pasta de papel de 5 g/l compuesta de un 35% de madera dura de kraft blanqueada, un 35% de madera blanda de kraft blanqueada y un 30% de carbonato cálcico precipitado (PCC). El pH de la pasta fue de 8,0 y se mezcló en una Jarra Britt equipada con una rejilla 50R (malla 100) a 750 RPM. Las retenciones de ceniza se determinaron a partir de muestras de agua blanca utilizando Tappi Standard T-261.

Ejemplo 1

Este ejemplo demuestra cómo la adición de un compuesto de magnesio a una solución de cocción mejora el rendimiento del almidón como un coadyuvante de retención.

En primer lugar, la poliacrilamida catiónica Percol® 182 (C-PAM) de Ciba Specialty Chemicals, Basel, Suiza, se prehidrató durante 1 hora a un porcentaje en peso de 0,125 en agua desionizada. A continuación, se emulsionaron 18 gramos de almidón de patata cationizado Stalok® 410 (que contenía un 17% de humedad) de Staley Starch (Decatur, Illinois) en 150 g de la solución C-PAM anterior. A continuación, se prepararon varias soluciones de agua desionizada que contenían varias cantidades de MgSO_{4} y 3 ml de NaOH 0,1 N y se calentaron hasta 90ºC. Se añadieron partes alícuotas de la emulsión almidón/C-PAM a la solución de MgSO_{4} y NaOH en una cantidad de 28 g a 467 g de agua. La solución resultante se coció durante 20 minutos a 90ºC mientras se mezclaba a 400 rpm. A continuación, la solución se extrajo de la placa caliente y se dejó enfriar hasta temperatura ambiente (aproximadamente 25ºC). Se añadió agua desionizada para compensar cualquier pérdida de agua por evaporación.

A continuación, se ensayó la retención de cenizas de las soluciones de almidón/C-PAM cocidas. Se mezclaron 5 g/l de pasta de papel descrita anteriormente a 750 rpm en una Jarra Britt equipada con una rejilla 50R. Se añadió alumbre a la pasta en una cantidad de 0,5 lb/tonelada (0,25 kg/tonelada) como Al_{2}O_{3} seguido de la emulsión de almidón/C-PAM cocida a una velocidad de dosificación de 15 lb/tonelada (7,5 kg/tonelada) de almidón y 0,2 lb/tonelada
(0,1 kg/tonelada) de C-PAM, seguido de varias cantidades de sílice coloidal de 4 nm de Nalco Chemical Company, Naperville, Illinois (SiO_{2}). Las adiciones químicas a la pasta se realizaron en intervalos de 15 segundos. A continuación, 15 segundos después de la adición de sílice coloidal, el drenaje en la base de la jarra Britt se abrió y se recogió una muestra para determinar el contenido de cenizas. En la tabla siguiente, el término "Proporción en peso de Mg/C-PAM en almidón modificado cocido" se calcula dividiendo el Mg en el MgSO_{4} entre el peso seco de C-PAM. Las tablas posteriores se calculan de forma similar.

TABLA 1

1

Tal como se puede observar a partir de la Tabla, la presencia de iones de magnesio añadidos mejora el rendimiento de un almidón cocido en términos del porcentaje de retención de cenizas con respecto al almidón en ausencia de iones de magnesio cuando se utiliza en combinación con una poliacrilamida catiónica. Se puede utilizar una optimización de rutina para identificar la mejor combinación para maximizar la retención.

Ejemplo 2

Este ejemplo demuestra cómo la presencia de iones de calcio y magnesio en una solución de cocción mejora el rendimiento del almidón como coadyuvante de retención.

En primer lugar, se prehidrató una muestra de C-PAM Percol® 182 durante 1 hora en un porcentaje en peso de 0,125 en agua desionizada para producir una solución de C-PAM. A continuación, se emulsionaron 18 g de almidón de patata cationizado Stalok® 410, no cocido, en 150 g de la solución de C-PAM anterior. A continuación, se añadieron partes alícuotas de 28 g de la emulsión de almidón/C-PAM a 467 g de agua corriente que contenía CaCl_{2} suficiente para proporcionar una proporción en peso de 3,2 de Ca/C-PAM con respecto a almidón/C-PAM y 3 ml de NaOH 0,1 N. El agua, CaCl_{2} y NaOH se calentaron hasta 90ºC antes de la adición de la emulsión de almidón/C-PAM. La solución resultante fue sometida a cocción durante 20 minutos a 90ºC mientras se mezclaba a 400 rpm. A continuación, la solución resultante se enfrió hasta temperatura ambiente. Se añadió agua corriente para compensar cualquier pérdida de agua por la evaporación. Se analizó el agua corriente y se observó que contenía aproximadamente 40 ppm (partes por millón en peso) de Ca y 15 ppm de Mg.

La retención de cenizas se midió utilizando el mismo método que en el Ejemplo 1.

TABLA 2

2

Tal como se puede observar a partir de la Tabla, la presencia de cationes multivalentes añadidos mejoró el rendimiento de un almidón cocido en términos del porcentaje de retención de cenizas con respecto al almidón en ausencia de cationes multivalentes cuando se utilizó en combinación con una poliacrilamida catiónica.

Ejemplo 3

Este ejemplo demuestra cómo la adición de un compuesto de calcio a una solución de cocción mejora el rendimiento del almidón como coadyuvante de retención.

En primer lugar, se emulsionaron 18 g de almidón de patata Stalok® 410 de Staley Starch con 150 g de una solución de C-PAM Percol® 182, prehidratada en un porcentaje en peso de 0,125 en agua desionizada como en el Ejemplo 1. A continuación, se añadieron partes alícuotas de 28 g de la emulsión de almidón/C-PAM a 467 g de agua desionizada que contenía varias cantidades de CaCl_{2} y 3 ml de NaOH 0,1 N. El agua, CaCl_{2} y NaOH se calentaron hasta 90ºC antes de la adición de la emulsión de almidón/C-PAM. La solución se coció durante 20 minutos a 90ºC mientras se mezclaba a 400 rpm como en el Ejemplo 1. A continuación, la solución se extrajo de la placa caliente y se dejó enfriar hasta temperatura ambiente. Se añadió agua desionizada para compensar cualquier pérdida de agua por evaporación.

La retención de cenizas se midió utilizando el mismo método que en el Ejemplo 1.

TABLA 3

3

Tal como se puede observar a partir de la Tabla, la presencia de iones de calcio añadidos mejoró el rendimiento de un almidón cocido en términos del porcentaje de retención de cenizas con respecto al almidón en ausencia de iones de calcio cuando se utilizó en combinación con una poliacrilamida catiónica.

Ejemplo 4

Este ejemplo demuestra que un compuesto de hierro mejora el rendimiento del almidón como coadyuvante de retención.

En primer lugar, se emulsionaron 18 g de almidón de patata Stalok® 410 de Staley Starch con 150 g de una solución de C-PAM Percol® 182, prehidratada en un porcentaje en peso de 0,125 en agua desionizada como en el Ejemplo 1. A continuación, se añadieron partes alícuotas de 28 g de la emulsión de almidón/C-PAM a 467 g de agua desionizada que contenía varias cantidades de NH_{4}Fe(SO_{4})_{2}\cdot12H_{2}O y 3 ml de NaOH 0,1 N. El agua, NH_{4}Fe(SO_{4})_{2}\cdot12H_{2}O y NaOH se calentaron hasta 90ºC antes de la adición de la emulsión de almidón/C-PAM. La solución se coció durante 20 minutos a 90ºC mientras se mezclaba a 400 rpm como en el Ejemplo 1. A continuación, la solución se extrajo de la placa caliente y se dejó enfriar hasta temperatura ambiente. Se añadió agua desionizada para compensar cualquier pérdida de agua por evaporación.

La retención de cenizas se midió utilizando el mismo método que en el Ejemplo 1.

TABLA 4

4

Tal como se puede observar a partir de la Tabla, la presencia de iones de hierro añadidos mejoró el rendimiento de un almidón cocido en términos del porcentaje de retención de cenizas con respecto al almidón en ausencia de iones de hierro cuando se utilizó en combinación con una poliacrilamida catiónica.

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Ejemplo 5

Este ejemplo demuestra las ventajas de preparación y almacenamiento de la composición de almidón/poliacrilamida bajo condiciones de cizalladura de moderadas a bajas.

En primer lugar, se emulsionaron 15 g de almidón de patata Stalok® 410 con 125 g de una solución de C-PAM Percol® 182, prehidratada en un porcentaje en peso de 0,125 en agua desionizada como en el Ejemplo 1. A continuación, se añadieron partes alícuotas de 28 g de la emulsión de almidón/C-PAM a 462 g de agua desionizada, 10 ml de una solución de CaCl_{2} al 2,8% y 3 ml de NaOH 0,1 N. El agua, CaCl_{2} y NaOH se calentaron hasta 90ºC antes de la adición de la emulsión de almidón/C-PAM. La solución se coció durante 20 minutos a 90ºC como en el Ejemplo 1, mientras se mezclaba a 600 ó 400 rpm tal como se indica a continuación. A continuación, la solución se enfrió hasta temperatura ambiente mientras se mezclaba a 500 rpm o sin agitación, tal como se menciona a continuación. Se añadió agua desionizada para compensar cualquier pérdida de agua por evaporación. A continuación, una parte de la muestra preparada a 400 rpm y enfriada hasta temperatura ambiente sin agitación se mezcló a 500 rpm durante 1 hora para simular condiciones de bombeo con cizalladura elevada.

La retención de cenizas se midió utilizando el mismo método y composición de pasta que en el Ejemplo 1.

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TABLA 5

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Tal como se puede observar a partir de la Tabla, una menor agitación en el mezclado de la composición durante la cocción o cuando se produce el enfriamiento y durante el almacenamiento proporcionó una retención de cenizas significativamente más elevada. Por lo tanto, se espera que un bombeo con cizalladura elevada afecte perjudicialmente al rendimiento de la composición de almidón.

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Ejemplo 6

Este ejemplo demuestra cómo la adición de un compuesto de calcio a una solución de cocción que contiene poliacrilamida aniónica mejora el rendimiento del almidón como coadyuvante de retención.

En primer lugar, se emulsionaron 18 g de almidón de patata Stalok® 410 en 150 g de una solución de poliacrilamida aniónica (A-PAM) Percol® 90L de Ciba, prehidratada en un porcentaje en peso de 0,125 (base activa) en agua desionizada, siguiendo la secuencia del Ejemplo 1. A continuación, se añadieron partes alícuotas de 28 g de la emulsión de almidón/A-PAM a 467 g de agua desionizada que contenía varias cantidades de CaCl_{2}. El pH del agua no se ajustó. El agua y el CaCl_{2} se calentaron hasta 90ºC antes de la adición de la emulsión de almidón/A-PAM. La solución se coció durante 20 minutos a 90ºC mientras se mezclaba a 400 rpm como en el Ejemplo 1. La solución se enfrió hasta temperatura ambiente. Se añadió agua desionizada para compensar cualquier pérdida de agua por evaporación.

A continuación, se ensayó la retención de cenizas de las soluciones de almidón/A-PAM cocidas, tal como se ha descrito anteriormente. La pasta se mezcló a 750 rpm en una Jarra Britt estándar equipada con una rejilla 50R. Se añadió alumbre a la pasta en una cantidad de 0,5 lb/tonelada (0,25 kg/tonelada) como Al_{2}O_{3} seguido de la emulsión de almidón/A-PAM cocida a una velocidad de dosificación de 15 lb de almidón /tonelada (7,5 kg/tonelada) y 0,2 lb de A-PAM/tonelada (0,1 kg/tonelada), seguido de varias cantidades de sílice coloidal de 4 nm de Nalco. Las adiciones químicas a la pasta se realizaron en intervalos de 15 segundos. A continuación, 15 segundos después de la última adición de sílice coloidal, el drenaje en la base de la jarra Britt se abrió y se recogió una muestra para determinar el contenido de cenizas.

TABLA 6

6

Tal como se puede observar a partir de la Tabla, la presencia de iones de calcio añadidos mejoró el rendimiento de un almidón cocido con respecto al almidón en ausencia de iones de calcio cuando se utiliza en combinación con una poliacrilamida aniónica.

Claims (8)

1. Proceso que comprende el calentamiento de una composición, que comprende un almidón, una poliacrilamida, y un catión multivalente que no es un aluminato, para fabricar un almidón modificado en el que la proporción en peso de dicho almidón con respecto a dicha poliacrilamida es superior a 2:1; dicho calentamiento se lleva a cabo a un pH superior a 7,0, si dicha poliacrilamida es una poliacrilamida catiónica o una poliacrilamida no iónica; y, si dicho almidón es un almidón catiónico y dicha poliacrilamida es una poliacrilamida anfotérica o una poliacrilamida aniónica, dicho calentamiento neutraliza menos de un 75% de dicho almidón catiónico.

2. Proceso que comprende el calentamiento de una composición, que comprende un almidón y una poliacrilamida para producir una composición en caliente y poner en contacto dicha composición en caliente con un catión multivalente que no es un aluminato para fabricar un almidón modificado en el que la proporción en peso de dicho almidón con respecto a dicha poliacrilamida es superior a 2:1; dicho calentamiento se lleva a cabo a un pH superior a 7,0 si dicha poliacrilamida es una poliacrilamida catiónica o una poliacrilamida no iónica; y, si dicho almidón es un almidón catiónico y dicha poliacrilamida es una poliacrilamida anfotérica o una poliacrilamida aniónica, dicho calentamiento neutraliza menos de un 75% de dicho almidón catiónico.

3. Proceso, según las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende además el enfriamiento de dicho almidón modificado con una agitación inferior a 500 rpm o sin agitación.

4. Proceso, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que dicho almidón tiene un grado de sustitución en el intervalo de 0,01 a 0,2.

5. Proceso, según las reivindicaciones 1, 2, 3 ó 4, en el que dicha poliacrilamida tiene un grado de sustitución entre un 1% y un 80% en peso y un peso molecular de, como mínimo, 500.000.

6. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho catión multivalente se selecciona del grupo que consiste en catión calcio, catión magnesio, cationes de hierro, cationes de aluminio, catión de zinc, cationes de titanio, cationes de cobalto, catión de níquel, catión de cobre, catión de bario, catión de zirconio, catión de manganeso y combinaciones de dos o más de los mismos; y se selecciona preferentemente del grupo que consiste en catión calcio, catión magnesio, cationes de hierro y combinaciones de dos o más de los mismos.

7. Almidón modificado fabricado mediante el proceso descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Pasta de papel que comprende un almidón modificado, tal como se describe en la reivindicación 7.